钢筋的力学性能

4.14 钢筋的力学性能试验1、试验目的：测定钢筋力学性能参数，评定钢材质量。

2、仪器设备：万能试验机、直尺、标距仪3、试样制备：从待测的钢盘盘条上任取三盘，每盘去掉端头500mm后各截取两段长度为350-600mm长的试样，一段用作拉伸试验，另一段用于测定镦头强度。

Q235盘条和冷拨丝只进行拉伸试验，取样方法与钢筋相同。

然后在标距仪上标距打点。

Q235盘条及冷拨丝用5mm进行标距，Φ7.1、Φ9.0 、Φ10.7PC钢筋用8倍进行标距。

4、试验步骤（1）分别测量三条试样的外径并记录。

（2）检查万能机的油路系统是否适当，测算试验吨位，检查码铊及夹具是否一致，开动并调整万能机。

（3）将试样安装于夹头正中，注意试样是否垂直，钢筋在夹头的长度是否一致，试样被夹紧后，向试样连续均匀而无冲击地施加荷载，应力增加速度应小于10Mpa/s。

（4）当试样达到屈服点可借助试验机测力盘的指针来确定，当测力盘的指针停止转动的恒定负荷或第一次回转的最小负荷即为所求屈服点负荷P S。

对无明显屈服现象的材料，必须用其它方法测定屈服强度。

（5）向试样连续施加负荷直至拉断，由测力盘上读出最大负荷P b。

5、试验结果计算（1）屈服点：δs =P s/F0×1000（Mpa）（2）抗拉强度：δb= Pb/F0×1000（Mpa）（3）伸长率：L 1－Lδ=————×100%LL0：试样原标距长度（mm）L1：试样拉断后标距长度（mm）F0：试样公称面积（mm2）RB150-Φ7.1、Φ9.0 、Φ10.7分别为40、64、90mm2，Q235Φ6.5为33mm2，冷拨钢丝按实测面积计算。

钢筋力学性能测试及数据解读钢筋是建筑工程中常用的一种材料，它具有良好的力学性能，能够有效地增强混凝土的强度和抗拉能力。

为确保结构的安全性和可靠性，钢筋的力学性能测试是不可或缺的环节。

本文将介绍钢筋力学性能测试的基本原理和方法，并对测试数据进行解读。

一、钢筋力学性能测试的原理与方法1.拉力测试拉力测试是衡量钢筋的抗拉能力和断裂强度的重要指标。

该测试依靠拉伸试验机施加的拉力，对钢筋进行强度评估。

测试过程中，选取适当长度的钢筋样品并将其两端夹紧，在试验机上施加逐渐增大的拉力，直至样品断裂。

通过测定样品的变形和断裂强度，可以得出钢筋的抗拉强度、断裂伸长率等指标。

2.弯曲测试弯曲测试用于评估钢筋的抗弯性能。

测试时，将钢筋样品固定在适当的支撑装置上，然后施加逐渐增大的弯曲力矩，直至样品发生塑性变形或断裂。

通过记录样品的弯曲变形、断裂强度等数据，可以判断钢筋的抗弯刚度和强度。

3.冲击测试冲击测试用于评估钢筋的抗冲击性能，尤其是低温环境下的性能表现。

测试时，将钢筋样品置于低温槽中，使其达到所需的测试温度，然后通过冲击试验机施加冲击力，记录冲击引起的位移和变形。

通过分析冲击试验曲线和能量吸收能力，可以评估钢筋在低温环境下的抗冲击性能。

二、钢筋力学性能数据的解读1.抗拉强度抗拉强度是钢筋所能承受的最大拉力，是衡量钢筋强度的重要指标。

通常以标称强度和屈服强度来评估钢筋的抗拉性能。

标称强度是指钢筋的理论极限强度，通过拉力测试可以得到。

屈服强度是在拉伸过程中，钢筋开始发生可观的非弹性变形时的拉力值，通过测定拉伸试验曲线上的屈服点或0.2%偏移点来确定。

2.断裂伸长率断裂伸长率是衡量钢筋在拉伸过程中塑性变形能力的指标，它反映了钢筋的延展性。

一般情况下，断裂伸长率越高，表示钢筋具有更好的延性。

通常通过拉伸试验时样品断裂处的延长长度与原始长度之比来计算。

3.抗弯刚度和强度抗弯刚度和强度是钢筋在受弯曲力矩作用下的抵抗能力。

弯曲试验可以得出钢筋的抗弯能力，并通过测定试验曲线上的抗弯刚度和弯曲断裂点来评估。

第二章钢筋和混凝土的力学性能主要内容：2.1 钢筋的力学性能2.2 混凝土的力学性能2.3 钢筋与混凝土之间的粘结作用重难点：钢筋的种类及力学指标；混凝土的力学指标及力学性能；钢筋与混凝土共同工作的原理2.1 钢筋的力学性能一、钢筋的品种 (Reinforcement types)表面形状：光圆钢筋、带肋钢筋化学成份：碳素钢（低碳钢）普通低合金钢供货方式：直条式（d≥10mm）——6、9、12m盘圆式生产工艺和强度：热轧钢筋、中高强钢丝、钢绞线、冷加工钢筋。

普通混凝土结构中采用较多的是热轧钢筋。

力学性能不同：软钢——有明显屈服台阶的钢筋(热轧钢筋、冷拉钢筋)硬钢——无明显屈服台阶的钢筋(钢丝、热处理钢筋）1、热轧钢筋（Hot Rolled Steel Reinforcing Bar）HPB300级、HRB335级、HRB400级、HRB500级屈服强度 fyk（标准值）HPB300： fyk = 300 N/mm2HRB400： fyk = 400 N/mm2HPB300钢筋(Ⅰ级)多为光面钢筋，多作为现浇楼板的受力钢筋和各种构件中的箍筋。

HRB335 (Ⅱ级) 、HRB400(RRB400)(Ⅲ级) 强度较高，为表面带肋的钢筋，多作为钢筋混凝土构件的受力钢筋。

2、钢丝 (Wire)：中强钢丝的强度为800~1200MPa，高强钢丝、钢绞线的强度为 1470 ~1860MPa；钢丝的直径3~9mm；外形有光面、刻痕和螺旋肋三种，另有二股、三股和七股钢绞线，外接圆直径9.5~15.2 mm。

中高强钢丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构。

3、冷加工钢筋 Cold working rebar：是由热轧钢筋和盘条经冷拉、冷拔、冷轧、冷扭加工后而成。

冷加工的目的是为了提高钢筋的强度，节约钢材。

但经冷加工后，钢筋的延伸率降低。

近年来，冷加工钢筋的品种很多，应根据专门规程使用。

4、热处理钢筋 Heat treatment ：是将Ⅳ级钢筋通过加热、淬火和回火等调质工艺处理，使强度得到较大幅度的提高，而延伸率降低不多。

钢筋力学性能钢筋是建筑工程中使用最为普遍的一种材料，它的力学性能决定了其应用范围的丰富性。

因此，了解钢筋力学性能的相关知识，对于设计者来说非常重要。

钢筋的力学性能是其力学性能的主要组成部分，包括屈服强度、抗弯强度、断裂强度和延伸率等。

屈服强度是钢筋在抗弯应力下受力到不能继续抗拉或抗压时的应力大小。

一般来说，混凝土结构构件在抗弯应力下的钢筋屈服强度通常为260MPa或以上。

抗弯强度是指钢筋受抗弯应力或裂缝开启载荷时的最大抗弯应力强度，一般情况下设计中抗弯强度不应低于屈服强度的1.1倍，也就是约286MPa，如果设计抗弯强度比屈服强度小，则可能影响构件的抗弯性能。

断裂强度是指钢筋受力时的最大抗拉应力强度，一般情况下实际应用中断裂强度不低于640MPa，高于屈服强度2.5倍以上。

延伸率是指钢筋断裂强度和屈服强度之间的比率，一般情况下实际应用中延伸率不低于15%，表明钢筋的抗拉强度很高。

除此之外，还有其他一些钢筋的力学性能，如抗冷弯强度、硬度、抗腐蚀性能等，它们也是钢筋力学性能评价的重要数据之一。

钢筋在经过高温轧制、拉伸机加工、漆包线缠绕等其他过程之后，其力学性能也会有所变化，为了保持钢筋的良好性能，可以对其进行规范化处理，如表面防护、表面涂漆、表面处理、去污清洁等，以确保钢筋的正常使用。

钢筋的力学性能有许多影响因素，如原料的材质、生产工艺、表面处理以及成型过程中的温度等，都会影响钢筋的力学性能。

因此，在生产和使用钢筋时，一定要了解其力学性能，并进行科学合理的把握，确保钢筋正常使用，避免构件由于材料不合格而出现破坏。

总之，钢筋的力学性能是影响钢筋的使用性能的重要因素，任何使用者都必须了解学习钢筋的力学性能，以确保钢筋的正常使用，提供有效力学保障，保障钢筋的力学安全和稳定性。

1 、钢筋的应力应变曲线钢筋的强度与变形钢筋的力学性能有强度、变形(包括弹性和塑性变形)等。

图1—1 有明显流幅的钢筋应力应变曲线图1—2 没明显流幅的钢筋的应力应变曲线-3对于有明显流幅的钢筋(俗称软钢)，一般取屈服强度作为钢筋设计强度的依据。

因为屈服之后，钢筋的塑性变形将急剧增加，钢筋混凝土构件将出现很大的变形和过宽的裂缝，以致不能正常使用。

对于没有明显流幅的钢筋一般取为0.85 (硬钢)钢材的极限强度是材料能承受的最大应力。

通常以屈强比（屈服强度/极限强度）来反映钢筋的强度储备，屈强比越小，强度储备就越大，钢筋的利用程度越低。

反映钢筋塑性性能的基本指标是伸长率和冷弯性能。

伸长率是钢筋试件拉断后的伸长值与原长的比值，即（1－1）冷弯性能：要求钢筋绕一规定直径辊进行弯曲，在达到规定的冷弯角度时，钢筋不出现裂缝或断裂。

对于有明显流幅的钢筋，其主要指标为屈服强度、抗拉强度、伸长率和冷弯性能四项；对于没有明显流幅的钢筋，其主要指标为抗拉强度、伸长率和冷弯性能三项。

我国用于混凝土结构的钢筋主要有：HPB235级、HRB335级、HRB400级和RRB400级热轧钢筋。

纵向受力钢筋宜采用HRB400级和HRB335级钢筋。

混凝土混凝土强度是混凝土受力性能的一个基本指标。

在工程中常用的混凝土强度有立方体抗压强度标准值、轴心抗压强度和轴心抗拉强度等。

1 、立方体抗压强度标准值我国《混凝土结构设计规范》规定，混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定。

立方体抗压强度标准值( )系指按照标准方法制作养护的边长为150 的立方体试块，在28天龄期，用标准试验方法测得的具有95％保证率的抗压强度。

按照砼立方体抗压强度标准值的大小我国《混凝土结构设计规范》将混凝土的强度划分为十四个强度等级，如C80即表示其立方体抗压强度标准值是80N/mm2。

混凝土的立方体抗压强度也和试块的尺寸有关，立方体尺寸越小，测得的混凝土抗压强度越高，这种现象称为“尺寸效应”，因此采用200 和l00 的立方体试块时，所得强度数值要分别乘以强度换算系数1.05和0.95加以校正。

一、钢材的主要性能钢材的力学性能：有明显流幅的钢筋，塑形好、延伸率大。

技术指标：屈服强度、延伸率、强屈比、冷弯性能。

力学性能是最重要的使用性能，包括抗拉性能、冲击韧性、耐疲劳性等。

工艺性能包括冷弯性能和可焊性。

（1）抗拉性能：抗拉性能钢材最重要的力学性能。

屈服强度是结构设计中钢材强度的取值依据。

抗拉强度与屈服强度之比（强屈比）σb／σs，是评价钢材使用可靠性的一个参数。

对于有抗震要求的结构用钢筋，实测抗拉强度与实测屈服强度之比不小于1.25；实测屈服响度与理论屈服强度之比不大于1.3；强屈比愈大，钢材受力超过屈服点工作时的可靠性越大，安全性越高；但强屈比太大，钢材强度利用率偏低，浪费材料。

钢材受力破坏前可以经受永久变形的性能，称为塑性，它是钢材的一个重要指标。

钢材的塑性指标通常用伸长率表示。

伸长率随钢筋强度的增加而降低。

冷弯也是考核钢筋塑性的基本指标。

（2）冲击韧性，是指钢材抵抗冲击荷载的能力，在负温下使用的结构，应当选用脆性临界温度较使用温度为低的钢材。

（3）耐疲劳性：钢材在应力远低于其屈服强度的情况下突然发生脆断破裂的现象，称为疲劳破坏。

危害极大，钢材的疲劳极限与其抗拉强度有关，一般抗拉强度高，其疲劳极限也较高。

二、钢筋的工艺性能1、钢材的性能主要有哪些内容钢材的主要性能包括力学性能和工艺性能。

力学性能是钢材最重要的使用性能，包括抗拉性能、塑性、韧性及硬度等。

工艺性能是钢材在各加工过程中表现出的性能，包括冷弯性能和可焊性。

(1)抗拉性能。

表示钢材抗拉性能的指标有屈服强度、抗拉强度、屈强比、伸长率、断面收缩率。

屈服是指钢材试样在拉伸过程中，负荷不再增加，而试样仍继续发生变形的现象。

发生屈服现象时的最小应力，称为屈服点或屈服极限，在结构设计时，一般以屈服强度作为设计依据。

抗拉强度是指试样拉伸时，在拉断前所承受的最大荷载与试样原横截面面积之比。

钢材的屈服点（屈服强度）与抗拉强度的比值，称为屈强比。